Главная / Физика / Методические рекомендации для самостоятельного изучения темы

Методические рекомендации для самостоятельного изучения темы

БЛОК 1. Основные понятия, законы, формулы темы:

«Квантовая физика»


Гипотеза Планка: атомы излучают свет порциями – квантами. Энергия кванта hello_html_m2707f11c.gif, где hello_html_m66c699da.gif постоянная Планка, hello_html_62564ed0.gif

Фотоэффект – явление вырывания электронов из вещества под действием света. Явление обнаружено Г. Герцем, исследовано А. Г. Столетовым, Объяснено А. Эйнштейном.

Законы фотоэффекта

1) Количество электронов, вырываемых светом с поверхности вещества за единицу времени, пропорционально интенсивности света, падающего на вещество.

2) Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3) Для каждого вещества существует «красная граница» фотоэффекта – минимальная частота hello_html_69d9e91b.gif (максимальная длина волны hello_html_2765ad7f.gif) такая, что при частоте hello_html_m798e6d3f.gif<hello_html_4bea52a.gif (hello_html_6ae857a1.gif>hello_html_2bec5396.gif), фотоэффект не наблюдается.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hello_html_m67d24c6a.gif, где hello_html_745e964a.gif- работа выхода электрона с поверхности металла; hello_html_4881ea68.gif- кинетическая энергия фотоэлектрона.

Если hello_html_cbed993.gif, то hello_html_37eb1061.gif или hello_html_m3049f9e9.gif.

Если между освещенным катодом и анодом создать задерживающее напряжение hello_html_2e28db1a.gif, то фототок прекратится, т.е. работа электрического поля hello_html_m79e74bd3.gifили hello_html_40899c85.gif, где hello_html_69013491.gif - абсолютное значение заряда электрона.

ФОТОНЫ

Свет обладает корпускулярно – волновым дуализмом: при его распространении преобладают волновые свойства, а при взаимодействии с веществом (излучении и поглощении) – корпускулярные. Согласно квантовым представлениям свет – это поток частиц – фотонов, движущихся со скоростью света.


Характеристики фотона

Формулы

Энергия фотона

hello_html_ae16b33.gif

Масса фотона

hello_html_m13ebeaac.gif

Импульс фотона

hello_html_m71a1c356.gif

Корпускулярно – волновой дуализм присущ не только свету, но и всем частицам вещества. Экспериментально обнаружены волновые свойства электронов, протонов, нейтронов.

У частицы, имеющей некоторую массу hello_html_e406916.gifи движущейся со скоростью hello_html_m2926f937.gif, можно определить длину волны hello_html_1ca76bb0.gif (связь длины волны с импульсом, формула де Бройля).

АТОМ И АТОМНОЕ ЯДРО


ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА ПО РАССЕИВАНИЮ hello_html_m7a4b0822.gif - ЧАСТИЦ

C:\Documents and Settings\hobbit\Мои документы\Мои рисунки\0500301.gif









Суть опыта

Результаты

опыта

Выводы из опыта

Недостатки модели

Бомбардировка тонкой золотой фольги быстрыми hello_html_m33d428d8.gifчастицами

и определение углов их рассеивания.

1) Большая частьhello_html_m33d428d8.gifчастиц не испытывала ни каких отклонений или отклонялась на очень малые углы.

2) Некоторые hello_html_m33d428d8.gifчастицы отклонялись на большие углы,

близкие к 180о.

1) Положительный заряд атома и почти вся его масса сконцентрированы в очень малой области объема атома – атомном ядре.

2) Размер ядра меньше размера атома в 105раз.

3) Резерфорд предположил, что электроны движутся вокруг ядра атома по орбитам, т.е. предложил планетарную (ядерную) модель атома.

С точки зрения классической физики электрон, двигаясь по орбите, обладает ускорениием, поэтому его движение должно сопровождаться излучением, что приведет к потере энергии и падению электрона на ядро.

Устойчивость атомов объяснил Н. Бор.

Квантовые постулаты Бора:

1) Атом может находиться только в устойчивых стационарных (квантовых) состояниях, в которых он не излучает. Каждому стационарному состоянию соответствует определенная энергия hello_html_214db8f8.gif.

2) Излучение света происходит при скачкообразном переходе атома из стационарного состояния с большей hello_html_m40ef793c.gifэнергией в стационарное состояние с меньшей энергией hello_html_m9497b94.gif. Энергия излученного фотона равна hello_html_301ee54c.gif. (Поглощение света происходит при скачкообразном переходе атома из стационарного состояния с меньшей энергией hello_html_m9497b94.gif в стационарное состояние с большей энергией hello_html_m40ef793c.gif. Энергия поглощенного фотона равна hello_html_301ee54c.gif. )

Сколь угодно долго атом может находиться в основном состоянии (hello_html_406bb135.gif), из других, возбужденных состояний (hello_html_4ac2b411.gif) атом самопроизвольно переходит в основное состояние с излучением фотонов.

hello_html_524c3847.gif

hello_html_m28c1f7ce.gif

hello_html_25bc212f.gif

Излучение


Поглощение





поглощение

hello_html_m4dfe9618.gif

hello_html_m28c1f7ce.gif

hello_html_25bc212f.gif

Переход из первого (третьего) стационарного состояния в третье (первое) может сопровождаться поглощением (излучением) трех квантов с различной энергией:




Строение атомного ядра

Ядро атома состоит из нуклонов: положительно заряженных протонов hello_html_6c9b9646.gif и не имеющих заряда нейтронов hello_html_m396448.gif.

Ядро любого химического элемента hello_html_m43e532b4.gifзаписывается следующим образом: hello_html_m223ee7ac.gif, где hello_html_m38db0465.gif зарядовое число (число протонов в ядре, равное порядковому номеру химического элемента в таблице Менделеева, в нейтральном атоме число протонов равно числу электронов hello_html_m31d3d740.gif); hello_html_3125653e.gif массовое число (число протонов и нейтронов в ядре, равное округленному до целого числа значению относительной атомной массы элемента). hello_html_7ceb028b.gif, где hello_html_m2ad5b762.gif число протонов в ядре.

Удерживаются нуклоны в ядре благодаря действию короткодействующих зарядово-независимых ядерных сил.

Установлено, что масса ядра hello_html_m3b77fb02.gif всегда меньше суммы масс составляющих его нуклонов: hello_html_m3b77fb02.gif<hello_html_1e4aede9.gif.

hello_html_1e4aede9.gif- hello_html_m3b77fb02.gif=hello_html_535b9d0f.gifдефект масс.

hello_html_11f024ce.gifэнергия связи атомного ядра.

Энергия связи – энергия, которая необходима для расщепления ядра на отдельные нуклоны, иначе

энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных нуклонов.

При вычислении энергии связи атомного ядра удобно пользоваться формулой: hello_html_5c7bfd9b.gif. Причем, массы протона, нейтрона и ядра необходимо брать в атомных единицах массы, результат получится в hello_html_m2af2ea35.gifhello_html_63c84a4c.gif

Ядерные реакции – изменения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами или друг с другом. При ядерных реакциях выполняется закон сохранения заряда и массы:

hello_html_m3c03522f.gif, hello_html_7784de35.gif

Термоядерные реакции – реакции слияния легких ядер, происходящие при очень высокой температуре.

Радиоактивность - явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие, сопровождающееся излучением.

Классический опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения, состоял в следующем. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца.

Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны лучу. Вся установка размещалась в вакууме.C:\Documents and Settings\hobbit\Мои документы\Мои рисунки\0500501.gif

В отсутствие магнитного поля на фотопластинке после проявления обнаруживалось одно темное пятно точно напротив канала. В магнитном поле пучок распадался на три пучка. Две составляющие первичного потока отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный. Третья составляющая совсем не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа-лучей, отрицательно заряженный бета-лучей и нейтральный - гамма-лучей (α-лучи, β-лучи, γ-лучи).


Состав

излучения

Что из себя представляет

Свойства

hello_html_m33d428d8.gif излучение

Поток ядер гелия hello_html_m298eeb00.gif.

Обладает высокой ионизационной способностью, поглощается слоем бумаги толщиной около 0,1hello_html_m65bad608.gif

hello_html_m28a3a49.gif излучение

Поток электронов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света hello_html_137fafd5.gif.

Задерживается алюминиевой пластинкой толщиной в несколько миллиметров.

hello_html_8754673.gif излучение

Высокочастотное электромагнитное излучение.

Обладает очень высокой проникающей способностью.

hello_html_8754673.gif излучение сопутствует hello_html_m33d428d8.gif и hello_html_m28a3a49.gif распаду.

При hello_html_m33d428d8.gif и hello_html_m28a3a49.gif распаде выполняются законы сохранения заряда и массового числа:

hello_html_m33d428d8.gif распад: hello_html_74856498.gif.

hello_html_m28a3a49.gif распад: hello_html_m71db7bf0.gif.


Закон радиоактивного распада:

hello_html_4c958fa1.gif, где hello_html_m2ad5b762.gif число нераспавшихся за время hello_html_182c61e9.gifядер; hello_html_m6017dac6.gif начальное число радиоактивных ядер;

hello_html_7fd20b92.gifпериод полураспада – время, за которое распадается половина первоначального количества ядер. Закон справедлив для большого числа ядер.


БЛОК 2. ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ НА НАПИСАНИЕ ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ

При бомбардировке изотопа бора hello_html_m5bab54f5.gif нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается hello_html_m33d428d8.gifчастица. Написать реакцию.

Решение: hello_html_779d1b67.gif

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ВЫХОДОМ ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ называется разность энергий ядер и частиц до реакции, и после реакции. Если эта разность положительная, то реакция идет с выделением энергии, если отрицательная, то с поглощением энергии.


При решении задач на расчет энергетического выхода ядерной реакции удобно из суммы масс ядер до реакции вычесть сумму масс ядер после реакции и умножить на 931,5 hello_html_m754544be.gif.Масса ядер должна быть выражена в атомных единицах массы, результат получится в hello_html_3b8c7535.gif.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ НА ВЫЧИСЛЕНИЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВЫХОДА ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ

Какая энергия выделяется при термоядерной реакции hello_html_m726f4166.gif?

Решение:

hello_html_m23ae5642.gif

БЛОК 3. Задания (вопросы) по теме «Квантовая физика»



№ п/п

Тестовые задания (вопросы)

Вариант ответа

1

Как называется минимальное количество энергии, которая может излучать система?

А) гамма – квант.

Б) квант.

2

Какой из перечисленных ниже величин пропорциональна энергия кванта?


А) длине волны.

Б) частоте колебаний.

В) времени излучения. Г) электрическому заряду ядра.

Д) скорости фотона.

3

Как называется явление испускания электронов веществом под действием электромагнитных излучений?


А) электролиз.

Б) фотосинтез.

В) фотоэффект

Г) электризация.

Д) ударная ионизация.

Е) рекомбинация.

4

Поверхность тела с работы выхода электронов А освещается монохроматическим светом с частотой ν. Что определяет в этом случае разность h - A?


А) среднюю кинетическую энергию фотоэлектронов.

Б) максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

В) среднюю скорость фотоэлектронов

Г) максимальную скорость фотоэлектронов.

Д) красную границу фотоэффекта.

5

Кто предложил ядерную модель строения атома?


А) Д. Томпсон.

Б) Э. Резерфорд

В) А. Беккерель.

Г) В. Гейзенберг.

Д) Н. Бор

6

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Между каким парами частиц внутри ядра действуют ядерные силы притяжения?

  1. протон-протон

  2. протон-нейтрон

  3. нейтрон-нейтрон


А) только 1.

Б) только 2.

В) только 3.

Г) 1 и 2.

Д) 1 и 3.

Е) 2 и 3

Ж) действуют во всех трех парах, 1,2 и 3

7

Из атомного ядра в результате самопроизвольного превращения вылетело ядро атома гелия. Какой это вид радиоактивного распада?



А) альфа-распад.

Б) бета-распад.

В) гамма-излучение.

Г) протонный распад

Д) двухпротонный распад

8

Атомное ядро висмута hello_html_m11d99e09.gifв результате ряда радиоактивных превращений превратилось в ядро свинца hello_html_m286668eb.gif. Какие виды радиоактивных превращений оно испытало?

А) альфа – распад.

Б) бетта – распад.

В) гамма – распад.

9

Определите второй продукт х ядерной реакции:

hello_html_162f0b5c.gif + hello_html_m481b7749.gif hello_html_m6b1dcf65.gif + х ?

А) протон.

Б) нейтрон.

В) электрон.



Методические рекомендации для самостоятельного изучения темы
  • Физика
Описание:

Данный материал может быть полезен при подготовке к сдаче ЕГЭ, а также обучающимся 11 класса для более полного усвоения темы «Физика атома и атомного ядра».

Материал содержит 4 блока:

1.       Основные понятия, формулы и выводы темы, а именно,

ØГипотеза Планка;

ØЗаконы фотоэффекта;

ØФотоны и их характеристики;

ØОпыт Резерфорда: схема, выводы, объяснение и недостатки модели атома;

ØРадиоактивность; состав радиоактивного излучения;

ØЭнергия связи ядра.

2.       Примеры решения задач.

3.       Тесты самоконтроля.

4.       Задачи для самостоятельного решения.

Автор Клюшина Жанна Викторовна
Дата добавления 22.12.2014
Раздел Физика
Подраздел
Просмотров 567
Номер материала 10289
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓